Способ управления процессом получения термической фосфорной кислоты из фосфорсодержащих шламов

О П И С А Н И Е 11948879ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветсинкСоцнвпнстнчесинкРеспублни К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву -3 (22)Заявлено 20.11,80 (21)3233899/23-26 (51) М. Кд. с присоединением заявкиС 01 В 25/20 С 05 Р 27/00 Ьоударотеанный комнтет СССР ао делам нэобрртеннй н открвтнй=52(088,8) Дата опубликования описания 07,08.82 В.Н, Белов, Л.Л. Кузьмина, М.И) Л Л,А. Семина, И.Г. Султанова, А,П.(72) Авторы изобретения ков, беев 1) Заявител радский государственный щи ный институт основной химиче шленности(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПбЛУЧЕНИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ШЛАМОВ ель вышение качестсчет сникисленных форм тигается тем, гулируют подаот плотности фора в нем, ат в зависимоошламе то проводилама прямо 1Изобретение относится к управлениюпроцессом получения термической фосфорной кислоты и может быть использовано в химической промышленности.Известен способ автоматического регулирования процесса производства термической фосфорной кислоты путем изменения подачи кислоты на форсунки башни сжигания фосфора в зависимости от температуры отходящего газа из башни Ц.Управление сводится к изменению количества циркуляционной фосфорной кислоты, поступающей на гидратацию фосфорного ангидрида для снижения недоокиоленных форм в конечном продукте, однако без взаимосвязи с управлением процесса горения только за счет управления последующей стадией процесса добиться поставленной цели практически невозможно особенно при получении кислоты иэ фосфорного шлама, а использование этого параметра в качестве параметра обратной связи не исключает запаздывания. Известен также способ управления процессом получения термической фосфорнойкислоты иэ фосфорсодержащих шламов путем регулирования подачи шлама и воздуха в циклон и контроля температуры отходящего газа ,23Однако данный способ не обеспечиваетвысокого качества получаемой кислоты,в которой содержится большое количествонедоокисленных форм фосфора,Ц изобретения - пова получаемой кислоты заженин содержания недоофосфора в кислоте.Поставленная цель досчто согласно способу речу шлама в зависимостишлама и концентрапии фосподачу воздуха регулируюти от концентрации фосфоратемпературы отходящего гИсследования показалимость фосфорсодержащего3 948879 1пропорциональна концентрация фосфора форсодержащего шлама, которая зависитв шламе. от концентрации фосфора в нем и заранееТаким образом, измеряя проводимость измерена,фосфорсодержащего шлама можно опреде Для удобства управления процессомлить текущую концентрацИю фосфора в 5 получения термической фосфорной кислотышламе, Расход шлама задается исходя (ТфК) весь возможный диапазон концентиз следующих параметроипроизводитель рации фосфора в шламе (83-50%) разбитность установки сжигания по фосфоруна ряд поддиапазонов, которые приведены-60 3925-4167 0 4167-45 4550-50 60-55 55-50 47 Для каждого поддиапаэона указано оптимальное значение количества шлама, которое соответствует нагрузке по фосфору 2,5 т/ч. Производительность уста- щ новки по шламу устанавливается с учетом плотности шлама, которая может быть измерена непосредственно в процессе подачи фосфорсодержащего шлама на сжигание, одновременно с измерениемШ35 электропроводности или йо заранее составленному тарировочному графику.Оптимальный расход воздуха выбирается в зависимости от температуры отходящего газа и концентрации фосфора. Ве - личина оптимального количества воздуха выбирается из следующих соображений: недостаточное количество воздуха в процессе сжигания шлама приводит к неполному окислению фосфора. и, как следствие к45 образованию низших форм окислов. Недоокисленные формы фосфора попадают в систему гидратации и сиижают качество полученной кислоты. Чрезмерное количество воздуха приводит к понижению температуры в аппарате сжигания, вслед 50 ствие чего ухудшаются условия испарения фосфора и снижается полнота его окисления, что также приводит к ухудшению качества получаемой кислоты, Для полного окисления фосфора в шламе необходимо поддержать минимальный избыток воздуха, но достаточный для полного окис ления фосфора, т. е. температура в рабочей зоне, где происходит образованиеРО., должна быть достаточной для завершения процесса, Как показал анализ работы установки это условие соблюдаетсяпри температуре отходящего газа 14001 480 оС,На чертеже изображена блок-схемаавтоматического устройства, реализующегопредлагаемый способ.Устройство состоит из цистерны 1,циклона 2 для сжигания фосфорсодержащего шлама, регуляторов 3 и 4 соответственно расхода воды и воздуха, датчиков 5 и 6 соответственно электропроводимости и плотности шлама, преобразователей 7 и 8 вычислительного устройства 9, эадатчиков 10 и 1 1 исполнительных механизмов 12, измерителя 13 температуры отходящего газа, преобразователя 14, башни 15 гидратации, сборника 16 кислоты..Способ осуществляется следующим об-.разом.фосфорсодержащий шлам из цистерны 1подается на сжигание в форсунку, расположенную на крышке циклона 2. Подачашлама осуществляется его передавливанием водой. Расход воды изменяется и поддерживается регулятором 3. Одновременнов форсунку подается сжатый воздух.Воздух, необходимый на горение шлама, подается в циклон от воздуходувки8879 6 5 94но расположенных в верхней зоне циклона.Расход его регулируется регулятоом 4.В трубопроводе подачи шлама в циклонустановлены кольцевой кондуктометричеокий датчик 5 и измеритель 6 плотности,Сигнал, поступающий с датчиков 5 и 6,преобразуется в электрические сигналы,например напряжение, соответствующеетекущему значению концентрации и плотности шлама. оВ вычислительном устройстве 9 выбирается сигнал, соответствующий величине расхода шлама, чтобы общая нагрузка по фосфору была постоянной,Допустим, что на установку сжиганияшлама с номинальной производнтепьностью 2500 кг/ч (в пересчете на чиотый фосфор) поступает шлам (НДФЗ) изнижнего слоя цистерны, Электропроводимость шлама, измеренная датчиком 5 рав/ о, ЗОна 0,17 10. См, а на преобразователе 7,шкала которого отградуирована в единицах концентрации (% Р 4, зафиксированозначение 83%. Р.Сигнал с преобразователя 7 поступаетна задатчик 10, который выдает регулятору 3 команду на поддержание расходаводы, соответствующее оптимальному количеству шлама в диапазоне 3080 кг/ч.Одновременно датчик 6 плотности изме 30рил плотность шлама, которая равна1,71 г/см. Электрический сигнал, соот-.ветствующий измеренной плотности, поотупает от преобразователя 8 в вычислительное устройство 9, где два элект. рических сигнала, соответствующие текущему значению плотности и номинальной нагрузке, перемножаются и в результате в регулятор 3 поступает сигнал,соответствующий ктическому расходушлама (2950 кг/м ). Этот сигнал вблоке сравнения регулятора сравниваетсяс заданным (3080 кг/мЗ) и так как сигнал дисбаланса превышает зону чуствительности усилителя, входящего в составрегулятора 4, на исполнительный меха: цнизм 12 поступит сигнал на увеличениерасхода воды . С блока преобразования 7на задатчик 11 поступает сигнал на уставку коэффициента избытка воздуха К =1,5(с учетом, что температура отходящего Огаза должна быть 1460 оС), что соответствует расходу воздуха 16100 нм/ч.Регулятор 4 поддерживает заданный раоход воздуха.В процессе переработки шлама в топкепроисходит окисление содержащегося вшламе фосфора, испарение воды и плавление минеральных веществ, содержащихсяв шламе. В результате окисления фосфора образуются пары фосфорного ангидрида,которые вместе с избыточным воздухом,азотом и парами води выводятся из циклона в сепаратор. Далее по газоходу газывводятся в систему гидратации, куда поступает циркуляционная 42% ная фосфорнаякислота н добавляется вода. В газоходеустановлен измеритель 13 температурыотходящих нз аппарата сжигания газов.Обычно расход циркуляционной кислоты,подаваемой на гидратацию, изменяют взависимости от гемпературы. Однако, учитывая, что согласно способу управлениятемпература отходящего газа практическипостоянна, то и расход кислоты можно за,.дать постоянным . и не регулировать.Для страховки температура отходящего газа может быть использована в качестве сигнала обратной связи, т. е.в случае некоторого отклонения температуры отходящего газа от заданной с преобразователя 14 в регулятор 4 расходавоздуха поступает сигнал на корректировку расхода воздуха.По мере переработки нижней, богатойфосфором части шлама концентрация фоофора изменяется также, как и плотностьшлама. В зависимости от этого меняетсяуставка на расход шлама и воздуха. Так,например, при концентрации фосфора вшламе равной 73% Р+ и соответствующейсС 1,4 оптимальный расход шлама3455 кг/ч (четвертый диапазон), а расмход воздуха 15050 нм /ч. Плотность3шлама у =166 г/см . При этом обра 3зуется 5725 кг/ч фосфорного ангидрида и 240 кг/ч шлама,Температура на выходе из циклонной камеры сжигания 1400-1450 С,Готовый поток направляют для гидратирования н абсорбции фосфорного ангидрида в башню гидратации, орошаемую циркуляционной фосфорной кислотой, иполучают 75% НРО, При этом в циклциркуляции добавляют 5825 кг/ч воды иотводят 7900 кг/ч кислоты (в пересчете на 100% НРО) Газ поступает в электрофильтр на очистку,Сравнение данных основных показателей процесса показывает, что по известному способу управления температур ра отходящего газа изменяется от 1200 до 1680 оСа по предлагаемому в пределах 1400-1480 оС.Содержание недоокисленцой формы в продукционной кислоте колеблется в широких пределах от 0,38 до 2% и более,.948879 9 Подписное и иал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проект а по предлагаемому способу от 0,064 до 0,25%.Качество управления получения ТФК значительно лучше, чем по известному способу,так как повышает точность регулирования расхода фосфорсодержащего шлама и воздуха, подаваемого в камеру сжигания, а поддержание температуры отходящих газов на оптимальном. уровне стабилизирует гидратацию и абсорбцщо фосфорного ангидрида, что позволяет снизить содержание недоокисленных форм в продукционной кислоте. формула изобретения Способ управления процессом получения термической фосфорной кислоты . иэ фосфорсодержащих шламов путем регуНИИПИ Заказ 5687 лирования подачи шлама и воздуха вциклон и контроля температуры отходящего газа, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качества 5 .получаемой кислоты за счет снижениясодержания недоокисленных форм фосфорав кислоте, подачу шлама регулируют взависимости от плотности шлама и кон- .центрации фосфора в нем, а подачу воздуха регулируют в зависимости от концентрации фосфора в шламе и температуры отходящего газа. Источники информации,б принятые во внимание при експертизе1. Авторское свидетельство СССРЖ 626039, кл. С 01 В 25/20, 1976,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке % 2630152/26,